직열형 진공관과 방열형 진공관의 구조와 특성

 3극 출력관은 대부분, 히터를 직접 가열하여 열전자를 방출하는 구조로 되어 있습니다.

 

직열형 출력관의 구조와 단점 및 방열형 진공관으로 발전할 수 있었던 내용을 알아봅니다.

 

 

히터가 캐소드를 가열하는 방열형 구조는 정류관에 먼저 채용되다가 1930년대 후반에 이르러 캐소드를 장착한 방열형 3극 출력관이 발표되었습니다.

 

 

문헌상으로 확인할 수 있는 최초의 방열형 출력관은 6A5로서 히터를 감싼 구조의 캐소드를 실장한 방열형 구조로 발표되었습니다. 

 

그러나 현재의 방열형 진공관과는 조금 다른 과도기적인 구조로 되어 있습니다.

 

즉, 캐소드를 가지고 있지만,

히터와 전기적으로 연결된 구조입니다.

 

히터와 캐소드가 전기적으로 분리된 지금의 방열형 진공관과는 조금 다른 구조입니다.

 

초기에는 히터와 캐소드가 전기적으로 분리되어서는 안 된다고 생각했던 것 같습니다.

 

 

그렇다면,

무슨 이유로 방열형 진공관이 고안되고 사용되었는지,

그 이유를 알아봅니다.

 

직열형 3극 진공관은 히터를 직접 가열하여 열전자를 방출하는 구조로 되어 있습니다.

이런 이유로 교류로 동작시키면 노이즈의 영향을 쉽게 받습니다.

 

직접 히터를 가열하는 구조상 히터의 전압이 흔들리면,

즉시,

플레이트 전류의 변화로 나타납니다.  

 

 

이런 몇 가지의 내용을 개선하기 위하여 히터는 오직, 캐소드를 가열만 하고 열전자는 캐소드에서 방출되는 구조로 만든 것이 방열형 진공관입니다.

 

이렇게 함으로써,

교류로 히터를 동작시켜도 험의 영향을 받지 않게 되었으며,

히터 전압의 변화가 플레이트 전류의 변화로 나타나는 현상이 개선되었습니다.

 

 

히터는 높은 열을 오래도록 안정적으로 발산해야 하므로 오직,

필라멘트만을 위한 효율적인 재료를 사용하게 되었고,

캐소드는 열전자를 오래도록 방출할 수 있는 재료를 각각 사용함으로로써 진공관의 수명과 전기적 안정성이 크게 향상되었습니다.  

 

 

이때 시기적으로 5극 관과 빔관이 출시되면서 거의 모든 진공관이 캐소드를 갖는 방열형 진공관으로 제작되기 시작하였습니다.

 

 

예전에 어느 책자에,

직열형 진공관은 불에 직접 구워먹는 생선에 비유하고

방열형 진공관은 불에 의해 달궈진 프라이팬에 구워 먹는 생선에 비유하는 것을 본 적이 있습니다.

 

방열형 진공관의 원리를 설명하는 적절한 비유이지만, 이 비유로 인하여

많은 분이 혼란스러워하는 것을 종종 봅니다.

 

마치 직화로 구워 먹는 생선이 맛있듯이...

직열 3극 관이 음질이 좋아지는 것이 사실인지에 대한 혼란입니다.

 

 

 

방열형 진공관의 캐소드에서 방출되는 열전자와

직열형 진공관의 히터에서 방출되는 열전자의 구조는 같습니다.

 

방열형 진공관은 열적으로 안정된 캐소드에 의하여,

더 많은 플레이트 전류를

더 안정되게 흘릴 수 있다는 내용으로 요약됩니다.

 

 

알고 나면 자연스럽게 정리되는 내용도 모르면,

동경의 대상이 될 수 있다고 생각합니다.

 

 

자료 출처: 운영자 직접 작성